理解 epoll 的事件触发机制

原文: http://weibo.com/p/1001603862394207076573?sudaref=weibo.com

 

epoll的I/O事件触发方式有两种模式：ET（Edge Triggered）和LT（Level Triggered）。

这个触发模式其实是events（事件）的属性，该属性是和POLLIN、POLLOUT等属性并列且混杂使用的，而events有时依附在fd（文件描述符）上的，所以可以说：这个触发模式是events所依附的fd的属性。区分events和fd的原因是kernel内部实现也是这么区分的：events由eppoll_entry代表，fd由epitem代表。

先简单了解下这两种模式。

LT模式就是针对一个上报事件，如果没处理完，那么下次该事件还在，可以继续处理。而相同场景下的ET模式处理是：下次该事件就不在了，也就是说只通知一次，不给第二次处理的机会。epoll的默认模式是LT，毕竟select/poll都仅仅支持LT模式。

先看ET模式。

ET模式的基本说明：

An application that employs the EPOLLET flag should use nonblocking file descriptors to avoid having a blocking read or write starve a task that is handling multiple file descriptors.  The suggested way to use epoll as an edge-triggered (EPOLLET)  interface  is  as follows:

1）with nonblocking file descriptors; and

2）by waiting for an event only after read(2) or write(2) return EAGAIN.

By  contrast,  when  used  as  a  level-triggered  interface  (the default, when EPOLLET is not specified), epoll is simply a faster poll(2), and can be used wherever the latter is used since it shares the same semantics.

可见，ET模式时要使用非堵塞的fd，并且要采用穷极方式来处理事件（直到得到满意的EAGAIN返回值）。我们再仔细看看处理事件的流程：

Q：Do I need to continuously read/write a file descriptor until EAGAIN when using the EPOLLET flag (edge-triggered behavior) ?

A：Receiving an event from epoll_wait(2) should suggest to you that such file descriptor is ready for the requested I/O  operation. You must consider it ready until the next (nonblocking) read/write yields EAGAIN.  When and how you will use the file descriptor is entirely up to you.

For packet/token-oriented files (e.g., datagram socket, terminal in canonical mode), the only way to detect the end of the read/write I/O space is to continue to read/write until EAGAIN.

For stream-oriented  files (e.g., pipe, FIFO, stream socket), the condition that the read/write I/O space is exhausted can also be detected by checking the amount of data read from / written to the target file descriptor.  For example, if you call  read(2) by  asking to read a certain amount of data and read(2) returns a lower number of bytes, you can be sure of having exhausted the read I/O space for the file descriptor.  The same is true when writing using write(2).  (Avoid this latter technique if you can‐not guarantee that the monitored file descriptor always refers to a stream-oriented file.)

也就是说，判断结束的方法有两种：看EAGAIN返回值；比较期望count和真实count。

对于ET模式，需要注意的一点是：在eventpoll（标识一个epoll实例）的就绪队列里，放的是events所依附的fd，而不是events本身。这会导致一种捎带现象：一个POLLIN事件触发一次后，不再出现了，虽然用户没有处理完。但是一个新的POLLOUT事件来了，此时旧的POLLIN事件又捎带出来了。（打个比方，人是fd，新帐旧帐是不同的events，则类似于：有旧账没关系，不碰面就行。就怕有新帐，有了新帐，就得碰面并且新帐旧账一起算。。。）

我们觉得，ET模式还是很合理的，跟网卡的NAPI读包方式很像，都带有poll（高效：对于epoll而言，毕竟节省了很多额外的epoll系统调用的次数）特色。。。

再看LT模式。

为何是先看ET再看LT？因为从代码实现上看，我们觉得epoll应该是在支持ET之后才增加的支持LT。

对LT的支持很简单，仅需要在已有ET实现的基础上多几行代码：

 

 

在处理上报事件之后又重新将事件放回到eventpoll（标识一个epoll实例）的就绪队列里，也就是说直接给了这些事件（实际上是epitem，即事件所依附的文件描述符）第二次处理的机会（ET模式是没有这个机会的），虽然这个机会可能不需要：因为用户可能第一次就穷极处理完了该事件。可见，LT模式的处理有点低效（特别是在fd数量很大的情况下）。

综上，epoll实现了一种I/O事件的通知方式的两种模式：LT和ET，从效率上看，ET应该更有优势。